- •3. Диэлектрические материалы
- •3.1. Определение, основные свойства
- •3.1. Графики зависимости диэлектрической проницаемости
- •3.2. Параметры диэлектриков
- •3.2.1. Электрические параметры
- •3.2.2. Тепловые параметры
- •3.2.3. Физические параметры
- •3.3. Обзор диэлектрических материалов.
- •3.4. Функции пассивных диэлектриков в рэа.
- •3.5. Классификация пассивных диэлектриков.
- •3.6. Газообразные диэлектрики.
- •3.7. Жидкие диэлектрики.
- •3.8. Твердеющие диэлектрики.
- •3.9.1. Лаки.
- •3.9.2. Эмали.
- •3.9.3. Компаунды.
- •3.10. Полимеры.
- •3.11.1. Природные полимеры.
- •3.11.2. Линейные полимеры.
- •3.11.3. Полимеры, получаемые поликонденсацией.
- •3.12. Композиционные пластмассы и слоистые пластики.
- •3.13. Полимерные клеи и адгезивы.
- •3.14. Стекла.
- •3.14.1 Способы аморфизации материалов.
- •3.14.2. Общая характеристика стекол.
- •3.14.3. Химический состав и свойства оксидных стекол.
- •3.14.4. Техническое назначение стекол.
- •3.14.5. Кварцевое стекло высокой чистоты.
- •1.10. Стеклокристаллические материалы – ситаллы.
- •3.16. Техническая керамика.
- •3.16.1. Общая характеристика.
- •3.16.2. Виды керамики, применяемые в рэа.
- •3.17. Кварцевое стекло
- •4.2. Прецизионные сплавы
- •5. Магнитные материалы
- •5.1. Классификация веществ по магнитным свойствам
- •5.2. Основные свойства и параметры магнитных материалов
- •5.3. Виды магнитных материалов
- •5.4. Влияние состава, механической и термической обработки на магнитные свойства ферромагнетиков.
- •5.5. Магнитомягкие материалы.
- •5.5.1. Требования к магнитомягким материалам.
- •5.5.2. Классификация магнитомягких материалов.
- •5.5.3. Магнитомягкие материалы для постоянных и низкочастотных магнитных полей.
- •5.5.4. Высококачественные магнитомягкие материалы.
- •5.6. Магнитотвердые материалы.
- •5.6.1. Мтм для постоянных магнитов.
- •5.7. Магнитные материалы специального назначения.
- •5.7.1. Материалы с прямоугольной петлей гистерезиса (ппг)
- •5.7.2. Магнитострикционные материалы.
- •5.7.3. Магнитные пленки.
- •5.7.4. Свч ферриты.
3.11.3. Полимеры, получаемые поликонденсацией.
Взависимости от особенностей проведения реакции поликонденсации могут быть получены полимеры, как с линейной, так и с пространственной структурой. Так как при поликонденсации выделяются побочные продукты (см. 3.12), которые не всегда могут быть удалены из полимера, диэлектрические характеристики поликонденсационных полимеров несколько ниже, чем у получаемых с помощью реакции полимеризации. Основными поликонденсационными полимерами являютсяфенолформальдегидные смолы (ФФС), эпоксидные и кремнийорганические смолы (рис. 3.13).
Фенолформальдегидные смолы – продукты полимеризации фенола H5C6OH с формальдегидом H2CO. При проведении реакции с избытком фенола в кислотной среде можно получить термопластичные смолы, называемые новолаком, а с избытком формальдегида в щелочной среде - термореактивные смолы, называемые бакелитом. Эти материалы являются сильно полярными диэлектриками из-за наличия гидроксильной группы OH. Новолак используется для производства лаков и пластмасс, а бакелит – для пропитки различных материалов.
Э
В исходном состоянии эпоксидные смолы представляют собой вязкие жидкости, переходящие под действием особых веществ – отвердителей – в твердое состояние. В результате они становятся термореактивными материалами. В процессе отверждения, происходящем без выделения побочных продуктов, эпоксидные смолы приобретают пространственное строение. Выбор отвердителя сильно влияет на такие свойства смол, как эластичность, нагревостойкость и др. При изготовлении изделий важно избегать как недоотверждения, которое проявляется в повышенных диэлектрических потерях и недостаточной жесткости, так и переотверждения, сопровождающегося потерей эластичности.
Достоинства эпоксидов состоят в очень малой усадке (0,2 – 0,5%), адгезии к различным материалам, механической прочности, химической стойкости, совместимости с другими видами смол (ФФС, кремнийорганическими), большом выборе отвердителей и других добавок. Данные качества делают эти материалы незаменимыми во многих отраслях техники.
Если же учесть высокие диэлектрические и влагозащитные свойства эпоксидов, становится понятным, почему именно они стали основным герметизирующим материалом радиокомпонентов и микроэлектронной аппаратуры (см. также 3.10.3) и связующим главного слоистого пластика РЭА – стеклотекстолита (см. далее).
Наконец, отверждённые эпоксидные смолы оптически прозрачны и широко применяются в оптоэлектронных приборах (фотоприёмниках, светодиодах, оптопарах).
Кремнийорганические смолы представляют собой неорганические цепи, состоящие из атомов кремния и кислорода и обрамлённые органическими радикалами. Основа строения – силоксановая цепочка:
¦
¦ ¦ – Si
– O – Si – O – Si – ¦
¦
¦
Э
R
R R ¦
¦ ¦ – Si
– O – Si – O – Si – ¦
¦
¦ R
R
R
так и термореактивными с пространственной структурой типа
где под R подразумеваются органические радикалы: этил – С2Н5, метил – СH3, фенил – C6H5.
Свойства кремнийорганических соединений зависят от характера силоксановой связи и наличия органических радикалов у атома кремния. Химическая связь кремний-кислород термически более устойчива, чем углерод-углеродная связь, что определяет более высокую нагревостойкость кремнийорганических полимеров по сравнению с большинством органических. Органические радикалы у атомов кремния снижают термическую стойкость материалов, но одновременно придают им водостойкость и эластичность, характерные для органических веществ.
Благодаря высокой нагревостойкости кремнийорганические соединения используются в сочетании с нагревостойкими неорганическими материалами (слюдой, стекловолокном) в виде миканитов, стеклотканей, пластмасс. Кроме того, кремнийорганические полимеры применяются в лаках, компаундах, пластмассах. Вследствие того, что кремнийорганические соединения практически не смачиваются водой, они используются для гидрофобизации, т.е. придания водоотталкивающих свойств пластмассам, керамике и другим материалам. К недостаткам этих смол относятся их сравнительная дороговизна, низкая механическая прочность, плохая адгезия к большинству других материалов.
Параметры термореактивных полимеров без наполнителей приведены в таблице 3.8.
Таблица 3.8. Основные параметры термореактивных полимеров.
Параметры |
Фенолформальдегидные смолы |
Эпоксидные смолы |
Кремнийорганические смолы |
ρV, Ом·м |
109–1010 |
1012–1013 |
1012–1014 |
(50 Гц) |
5,0–6,5 |
3,0–4,0 |
3,5–5,0 |
tgδ (50 Гц) |
0,06–0,1 |
0,01–0,03 |
0,01–0,03 |
ЕПР, МВ/м |
12–16 |
20–80 |
15–25 |
Нагревостойкость, °С |
105–120 |
120–140 |
180–220 |